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- 2021-06-22 发布
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第1课时 空间向量与平行关系
[课时作业]
[A组 基础巩固]
1.若平面α,β的法向量分别为a=,b=(-1,2,6),则( )
A.α∥β B.α与β相交但不垂直
C.α⊥β D.α∥β或α与β重合
解析:∵a=-b,∴a∥b,∴α∥β.
答案:A
2.下列各组向量中不平行的是( )
A.a=(1,2,-2),b=(-2,-4,4)
B.c=(1,0,0),d=(-3,0,0)
C.e=(2,3,0),f=(0,0,0)
D.g=(-2,3,5),h=(16,24,40)
解析:A项中,b=-2a⇒a∥b;B项中,d=-3c⇒d∥c;C项中,零向量与任何向量都平行.只有D中两向量不平行.
答案:D
3.已知直线l与平面 α垂直,直线l的一个方向向量为u=(1,-3,z),向量v=(3,-2,1)与平面α平行,则z等于( )
A.3 B.6 C.-9 D.9
解析:∵l⊥α,v与平面α平行,所以u⊥v,即u·v=0,
∴1×3+3×2+z×1=0,
∴z=-9,故选C.
答案:C
4.若u=(2,-3,1)是平面α的一个法向量,则下列向量中能作为平面α的法向量的是( )
A.(0,-3,1) B.(2,0,1)
C.(-2,-3,1) D.(-2,3,-1)
解析:同一个平面的法向量平行,故选D.
答案:D
5.如图所示,在正方体ABCDA1B1C1D1中,棱长为a,M,N分别为A1B和AC上的点,A1M=AN=,则MN与平面BB1C1C的位置关系是( )
5
A.相交 B.平行
C.垂直 D.不能确定
解析:建立如图所示的空间直角坐标系如图,
∵A1M=AN=,
∴M(a,,),N(,,a),
∴=(-,0,),∴MN∥平面BB1C1C.
答案:B
6.已知直线l的方向向量为v=(1,-1,2),平面α的法向量为n=(2,4,1),且l⊄α,则l与α的位置关系是________.
解析:因为v·n=2-4+2=0,所以v⊥n,又l⊄α ,所以l∥α.
答案:l∥α
7.若=λ+μ(λ,μ∈R),则直线AB与平面CDE的位置关系是_______.
解析:∵=λ+μ(λ,μ∈R),
∴与,共面.
∴AB∥平面CDE或AB⊂平面CDE.
答案: AB∥平面CDE或AB⊂平面CDE
8.已知直线l∥平面ABC,且l的一个方向向量为a=(2,m,1),A(0,0,1),B(1,0,0),C(0,1,0),则实数m的值是________.
解析:∵l∥平面ABC,
∴存在实数x,y,使a=x +y,=(1,0,-1),=(0,1,-1),
∴(2,m,1)=x(1,0,-1)+y(0,1,-1)
=(x,y,-x-y),
∴∴m=-3.
答案:-3
9.如图,ABEDFC为多面体,平面ABED与平面ACFD垂直,点O在线段AD上,OA=1,OD=2,△OAB,△OAC,
△ODE,△ODF都是正三角形.求证:直线BC∥EF.
解析:过点F作FQ⊥AD,交AD于点Q,连接QE,由平面ABED⊥平面ADFC,知FQ⊥平面ABED,以Q为坐标原点,为x轴正向,为y
5
轴正向,为z轴正向,建立如图所示空间直角坐标系.
由条件知
E(,0,0),F(0,0,),
B,C.
则有=,
=(-,0,).
所以=2,即得BC∥EF.
[B组 能力提升]
1.直线l的方向向量为a,平面α内两共点向量,,下列关系中能表示l∥α的是( )
A.a= B.a=k
C.a=p+λ D.以上均不能
解析:A,B,C均能表示l∥α或l⊂α.
答案:D
2.若A,B,C是平面α内的三点,设平面α的法向量a=(x,y,z),则x∶y∶z=( )
A.2∶3∶4 B.2∶3∶(-4)
C.(-2)∶3∶(-4) D.(-2)∶(-3)∶4
解析:=,
=,由
得解得
则x∶y∶z=y∶y∶=2∶3∶(-4).
答案:B
3.设直线l1的方向向量为a=(1,-2,2),l2的方向向量为b=(2,3,2),则l1与l2的关系是________.
解析:∵a·b=1×2-2×3+2×2=0,
∴a⊥b,∴l1⊥l2.
5
答案:垂直
4.如图,在长方体ABCDA1B1C1D1中,AA1=AD=1,E为CD的中点,点P在棱AA1上,且DP∥平面B1AE,则AP的长为______.
解析:建立以AB,AD,AA1所在直线分别为x,y,z轴的空间直角坐标系,
设|AB|=a,点P坐标为(0,0,b)
则B1(a,0,1),D(0,1,0),E(,1,0)
1=(a,0,1),=(,1,0)
=(0,-1,b),∵DP∥平面B1AE,
∴存在实数λ,μ,设=λ+μ
即(0,-1,b)=λ(a,0,1)+μ(,1,0)
=(λa+,μ,λ)
∴∴b=λ=,即|AP|=.
答案:
5.如图,在长方体OAEBO1A1E1B1中,OA=3,OB=4,
OO1=2,点P在棱AA1上,且AP=2PA1,点S在棱BB1上,
且SB1=2BS,点Q,R分别是O1B1,AE的中点,求证:PQ∥RS.
证明:如图所示,以O为坐标原点建立空间直角坐标系,则A(3,0,0),B(0,4,0),O1(0,0,2),A1(3,0,2),B1(0,4,2),E(3,4,0),
∵AP=2PA1,
∴=2=,
即=(0,0,2)=(0,0,),
∴P点坐标为.
同理可得Q(0,2,2),R(3,2,0),S.
∴=(-3,2,)=,∴∥,
又∵R∉PQ,∴PQ∥RS.
6.如图,四棱锥PABCD的底面是直角梯形,AB∥CD,AB⊥AD,△PAB和
5
△PAD是两个边长为2的正三角形,DC=4,O为BD的中点,E为PA的中点.
求证:OE∥平面PDC;
解析:过O分别作AD,AB的平行线,以它们为x,y轴,以OP为z轴建立如图所示的空间直角坐标系.
由已知得:
A(-1,-1,0),B(-1,1,0),D(1,-1,0),F(1,1,0),C(1,3,0),P(0,0,),
E,
则=,=(1,1,-),=(1,-1,-),
=(1,3,-).
∴=-,
∴OE∥PF.
∵OE⊄平面PDC,PF⊂平面PDC,
∴OE∥平面PDC.
5
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